בסרטון הקודם דברנו על האופן בו התא משתמש
במשאבת נתרן-אשלגן ובATP כדי לשמר את הבדלי הפוטנציאל שלו
בין פנים תא העצב או פנים הנוירון
ובין הצד החיצון - וככלל
הצד החיצון הוא בעל מטען יותר חיובי מהצד הפנימי.
ישנו הפרש פוטנציאלי של מינוס 70 מיליוולט
בין הצד הפנימי והצד החיצוני.
אנו קוראים לזה מינוס כי הצד החיצוני הוא יותר חיובי
אם נחסיר מספר יותר חיובי ממספר פחות חיובי
נקבל מספר שלילי, וכאן זה יהיה מינוס 70.
אז אמרנו שזה יהיה הבסיס להבנה
של האופן שבו תאי העצב מעבירים אותות.
וכדי להבין זאת - נתאר את הבסיס
המונח מעל לבסיס ההוא.
זה כנראה יבהיר יותר טוב
את העברת האותות של תאי העצב.
ובעצם זה יסביר גם מדוע יש לתאים האלה
מעטפת מיאלין וגם את קשרי Ranvier, וכן מדוע
יש להם את כל השלוחות האלה.
נקווה שזה יובן יותר טוב.
ישנן שני סוגי אופנים שבהם
הפוטנציאל יכול לעבור.
שני סוגים של העברת אותות.
נקרא להם העברת אותות.
לא ברור מהי המילה המתאימה ביותר בשבילם.
הסוג הראשון שנדבר בו הוא electrotonic.
פוטנציאל אלקטרוטוני - זו מילה מפוצצת, אבל תראו
שהרעיון הוא די פשוט.
הסוג השני שנסביר הוא
פוטנציאל התנועה.
ולשניהם יש מטען חיובי ושלילי
במונחים של יכולתם להעביר אותות.
אנו מדברים במונחים של המצב בתוך התא
או דרך ממברנת התא.
בואו נבין למה הכוונה כאן.
אז הנה ממברנת התא שלנו.
נניח שזהו תא עצב - או נוירון, כדי שזה
יתאים לתוכן של הסרטון הזה.
אנו יודעים שהמטען מחוץ לתא
יותר חיובי מאשר בפנים התא.
אנו יודעים שיש הרבה נתרן מחוץ לתא
או הרבה יותר נתרן בחוץ מאשר בפנים התא.
אבל גם בפנים יש קצת.
ויש הרבה יותר אשלגן בפנים התא
מאשר בחוץ. אבל ככלל הצד החיצוני
הוא יותר חיובי מהפנימי, כי משאבת הנתרן-אשלגן
דוחפת החוצה 3 יוני נתרן על כל
שני יוני אשלגן שהיא מכניסה פנימה.
טוב, אז בסרטון הקודם סיפרנו שישנם
דברים שנקראים "שערי נתרן"
שער ליוני נתרן. זוכרים?
כל אלה הם יונים.
הם טעונים.
טוב, אז נניח שמסיבה כל שהיא, איזה שהוא עירור---
נסמן את זה.
אז כאן זהו שער יון הנתרן.
עכשיו הוא במצב סגור.
אבל נניח שמשהו גורם לו להפתח.
נדבר בסרטון הזה ואולי גם בבא
על דברים שונים שיכולים
לגרום לו להפתח.
אולי איזה עירור שגורם לו להפתח.
בעצם יש המון דברים שונים של עירורים
שיגרמו לו להפתח.
טוב, אז נניח שהוא פתוח.
מה קורה כאשר הוא פתוח?
נניח שאנו פותחים אותו.
איזה שהוא עירור פתח אותו-- מה יקרה?
יש לנו מטען יותר חיובי בחוץ מאשר בפנים,
לכן יונים חיוביים ירצו להכנס פנימה.
זהו שער יוני נתרן. ז.א. שרק יוני נתרן יכולים לעבור בו.
זהו מין מבנה של חלבון מפותל
שמאפשר רק לנתרן לחדור דרכו.
וחוץ מזה - יש לנו הרבה יותר נתרן בחוץ
מאשר בפנים.
לכן מפל הריכוזים של הדיפוזיה
ירצה להעביר נתרן דרכו.
בגלל שנתרן הוא יון חיובי - הצד החיצוני
יותר חיובי, והיונים ירצו לברוח
מהסביבה הזו.
אז אם נפתח את השער יקרה שהמון
יונים של נתרן יתחילו להציף אותו.
כאשר זה קורה - מה יתרחש יותר נמוך
לאורך הממברנה?
בואו נקרב את המבט.
נניח שזוהי הממברנה שלנו כאן,
ונניח שזהו השער הפתוח שלנו כאן
הוא פתוח מסיבה כל שהיא והמון נתרן זורם פנימה.
לכן כל זה נעשה יותר חיובי.
נניח שיש לנו כאן voltmeter = מד וולטים.
אנו מודדים את הפרשי הפוטנציאל בין
פנים הממברנה ומחוצה לה.
נצייר תרשים קטן.
נצייר אותו כאן מעל למד- הוולטים.
זה יהיה הפרש הפוטנציאלים
או, נקרא לו המתח של הממברנה
הפרשי המתחים השונים דרך הממברנה --
ונניח שזה יהיה הזמן.
נניח שעדיין לא פתחנו את השער.
הוא נמצא במצב מנוחה.
משאבת הנתרן -אשלגן -נמצאת בפעולה.
דברים נוזלים קדימה ואחורה אבל היא קבועה על
מצב של מינוס 70 מיליוולט.
לכן כאן יש מינוס 70 מיליוולט.
מיד כאשר איזשהו שער במקום אחר
בחלק כלשהו בתא -יפתח, מה יקרה?
נניח שזה השער היחיד שיפתח.
אז, פתאום, זה יעשה יותר חיובי.
לכן, מטען חיובי שכבר נמצא כאן --
מטענים חיוביים אחרים, בין אם הם נתרן או אשלגן,
הם ירצו לברוח מהנקודה הזו, בגלל
שהשטח הזה - לא הוצף ביונים חיוביים.
לכן הוא פחות חיובי מאשר כאן.
אז אולי יש לנו קצת אשלגן ואולי יש קצת נתרן
אבל כל זה רוצה להתרחק
מהמקום בו השער נפתח.
המטען רוצה להתרחק.
לכן מיד כשזה קורה - מיד כאשר אנו פותחים את השער
תיווצר תנועה של מטען חשמלי
לכוון הזה.
לכן, פתאום --- זה היה במינוס 70 מיליוולט.
עכשיו הרבה מטען חיובי זורם לכוון הזה.
כמעט מיד, הוא יהיה פחות שלילי
ויותר חיובי.
הפרשי הפוטנציאל בין זה לזה יהיו
יעשו פחותים.
זוהי הנקודה החשובה כאן.
עכשיו אם נביט אל הנקודה הזו, ואם נעשה את אותו הדבר --
אם נמדוד את המתח בנקודה זו כאן, אולי זה היה
מינוס 70 מיליוולט, אולי חלקיקי דקות אחר כך
המטען החיובי מתחיל להשפיע על זה
ולכן הוא נעשה יותר חיובי. אבל ההשפעה הזו מדוללת. נכון?
בגלל שהמטענים החיוביים האלה
הם מקרינים לכל הכיוונים.
לכן השפעתם מדוללת.
לכן ההשפעה על הדבר הזה תהיה פחות חיובית.
היא תעשה פחות חיובית.
לכן פוטנציא חשמלי -- מה שקורה, במקום אחד בתא
השער נפתח, יש הצפה של מטענים פנימה
וזה משפיע על הפוטנציאלים
בחלקים אחרים של התא.
מה שטוב בכל זה - זה שזה קורה מאוד מהר.
מיד כאשר זה קורה.
יותר נמוך בתא, זה נעשה יותר ויותר חיובי
אבל ככל שנרחיק, ההשפעה נעשית יותר דלילה
עם המרחק.
לכן אם חשובה לכם המהירות, אז תרצו
את הפוטנציאל החשמלי הזה.
מיד כשזה קורה זה יתחיל להשפיע על כל יתר חלקי התא
אבל אם תרצו את שינוי הפוטנציאל
לנוע למרחק יותר גדול - למשל, נניח שאם
הגענו עד למקום הזה של תא העצב, ואנו רוצים למדוד
אותו, יתכן ולא תהיה כאן שום השפעה.
אולי קצת יותר מאוחר, אבל זה לא יהיה משמעותי.
כי כל זה נעשה מדולל בזמן שהוא מגיע --
הוא מגביר את המטען לכל התא כולו.
לכן זוהי השפעה הרחק מהמקום שבו
השער נפתח.
שם הוא יהיה הרבה פחות מורגש.
כלומר זה ממש לא מוצלח לפעולה במרחקים .
עכשיו ננסה לבדוק מה קורה עם
פוטנציאל של הפעולה.
ותוכלו להבין שזה יהיה כרוך ביותר פעילות.
אז בוא נתחיל באותו המצב.
יש לנו שער נתרן שנפתח על ידי עירור כל שהוא.
מה שנעשה -- נשרטט שתי ממברנות כאן.
זה הצד החיצוני.
זהו הצד הפנימי.
טוב. נצייר -- אולי אנו מתעסקים כאן --
נוסיף יותר פרטים.
אולי זה אקסון או דבר דומה,
נניח שיש לנו כאן עוד שער נתרן.
בעיקרון הם חילופיים.
כך שהם חלופיים. ואז יש עוד שער נתרן
לא כדאי לצייר הרבה מהם.
מספיק לצייר סיבוב שלם אחד כדי
שתבינו איך זה עובד.
טוב אז נצייר עוד שער אשלגן.
נניח שבתחילה הם כולם סגורים.
כולם במצב סגור.
עכשיו נניח ששער הנתרן הזה מקבל עירור
והוא נפתח.
עכשיו נניח שהחבר הזה כאן נפתח.
הוא קיבל עירור ע"י משהו והוא נפתח.
עוד נדבר על דברים ש-- נגיד במיוחד
דברים שנפתחים - נגיד שהעירור הזה דורש
צריך מתח מסויים.
נניח שהם נפתחים כשיש מינוס 55
מיליוולט.
כשאנחנו במצב מנוחה-- הפרשי הפוטנציאל
בין הפנים של התא והחוץ -
הוא מינוס 70, לכן זה לא יכול להפתח.
הוא יהיה סגור, אבל אם מסיבה כל שהיא
הוא יעשה מספיק חיובי כדי להגיע למינוס 55 מיליוולט
פתאום ההדבר הזה יפתח.
בואו נכתוב מספר כללים נוספים שמכתיבים
מה קורה לשער הזה.
נניח שהוא נסגר --ואלה הם מספרים די גולמיים
אבל הרעיון העיקרי הוא שתקבלו מושג כללי.
נניח שהוא נסגר ב -- נניח ב 35+
מיליוולט.
ונניח ששער האשלגן שלנו נפתח
ב 40+ מיליוולט, רק כדי לתת לכם מושג על הדברים.
ונניח שה וא נסגר ב- אולי מינוס 80
מיליוולט.
אז מה יקרה?
נניח שבגלל סיבה כל שהיא
המתח כאן נעשה מינוס 55.
נעשה תרשים כמו שעשינו קודם.
צריך מרחב כדי לצייר את התרשים.
זהו המתח של הממברנה.
וכאן נציין זמן.
ונגיד שאנו מודדים אותו -- נגיד שזה
המתח של הממברנה ב-- נגיד שכאן ליד שער הנתרן
בדיוק כאן.
אז אנו מודדים את המתח
מעבר למקום הזה.
אם הוא אינו מעורר - בכל זאת אנחנו בדיוק כאן.
ברמה של מינוס 70 מיליוולט - ונגיד
שאיזה עירור או מכל סיבה שהיא
זה נעשה יותר חיובי.
אולי זה מין סוג של השפעה חשמלית
שעושה אותו יותר חיובי כאן.
אולי מטען חיובי מסתובב ומרחף בסביבה.
וזה נעשה יותר חיובי.
אז נגיד שזה נעשה יותר חיובי ואז משאבת הATP
משאבת הנתרן -אשלגן אינה פועלת
לכן הוא לא מגיע לסף של מינוס 55
לכן שום דבר לא יקרה, נכון?
הוא לא הגיע אל סף התגובה.
ואז נגיד שיש עירור חשמלי אחר
או אולי אחדים מהם ויש כאן מטען חיובי גדול
ואנו מגיעים למינוס 55 מיליוולט.
זכרו, כאשר מטען חיובי מגיע
יש לנו פחות מטען שלילי.
הפרשי הפוטנציאלים נעשים פחות שליליים
ואנו מגיעים למינוס 55 מיליוולט הזה.
אז דברים נפתחים.
זה היה סגור קודם.
הוא היה סגור כאשר היה לנו מינוס 70.
אז נכתוב את זה.
לכן בנקודה זו, שער הנתרן שלנו נפתח.
אז מה יקרה כאשר שער הנתרן יפתח?
כאשר הוא יפתח --ראינו את המופע הזה קודם.
כל הנתרן החיובי יזרום כאן למטה
שני המפלים: החשמלי והדיפוזי
ותהיה הצפה לתוך התא.
יש כל כך הרבה נתרן בחוץ, הוא כל כך חיובי
שהם פשוט רוצים להכנס פנימה.
לכן, מיד כשהם מגיעים לסף הזה , אפילו
למרות שהם אולי לא הגיעו למינוס 55 או אולי מינוס 50.
פתאום השער הזה נפתח,
ואז יש לנו את כל המטען החיובי שמציף את התא.
לכן הפרשי הפוטנציאל נעשים
הרבה הרבה יותר חיוביים
הם ממשיכים להציף פנימה, ונעשים יותר ויותר חיוביים
אבל, כאשר הם נעשים יותר חיוביים -
השער נסגר ב35 מיליוולט.
לכן נניח שאנו מתעסקים כאן , נגיד
שנקודה זו כאן היא 35 מיליוולט.
אז כאן היא נסגרת ובאותו הזמן
את מה שמחקנו, קבענו אותו ב 40 + מיליוולט -
או אולי נגיד 35+, רק לשם דוגמה.
נגיד שב 45+ מיליוולט
שער הנתרן שלנו נפתח.
אז מה קרה כאן?
פתאום, יש לנו 35+ או 40 + מיליוולט.
אז זה, בואו נגיד שזה 40+, אתם כנראה
מבינים את הרעיון בכל אופן, לכן נגיד 40+
לכן ב40+ החבר הזה יסגר.
יותר לא יכנסו יונים חיוביים פנימה. אבל עכשיו יש יותר
מטען חיובי בפנים, לפחות בנקודה מקומית זו
על הממברנה, - מאשר בחוץ.
ולכן השער הזה יפתח.
אז שער הנתרן הזה יפתח.
שער האשלגן עם יוני K+ יפתח.
טוב, אז כשזה יפתח - מה יקרה?
יש לנו כאן את כל היונים של הנתרן.
כבר ראינו שבמשאבת הנתרן-אשלגן
האשלגן--- יש לנו את כל יוני האשלגן כאן.
ראינו שמשאבת הנתרן-אשלגן גורמת
לריכוז יותר גבוה של הנתרן בחוץ
ולריכוז האשלגן יותר גבוה בפנים.
עכשיו שהגענו לרמה של 40+ מיליוולט
אז אנחנו יותר חיוביים בפנים.
לכן זה יפתח.
החברה האלה רוצים להמלט, בגלל
שיש פחות אשלגן בחוץ.
הם רוצים שהפרשי הריכוז - ירדו.
כמו כן זה גם מאוד חיובי בפנים.
יש לנו 40+ מיליוולט.
אז גם הם רוצים להמלט.
לכן הם מתחילים לצאת מן התא.
לכן, מטענים חיוביים מתחילים לצאת מהתא
מהפנים אל החוץ.
ואז אנחנו נעשים שוב פעם פחות חיוביים.
אז בואו נכתוב את זה.
לכן, בנקודה זו, שער הנתרן שלנו יסגר
ושער האשלגן שלנו - יפתח.
ואז המטען החיובי מתחיל להציף, שוב פעם
את התא. יתכן גם שאולי הוא יגזים היות והוא
רק עומד להסגר כאשר הוא יגיע למינוס 80 וולט.
אז אולי שער האשלגן יסגר במינוס 80.
ואז משאבת הנתרן-אשלגן שלנו עשויה להחזיר אותנו
למינוס 70 מליוולט.
טוב, זה מה שקורה בנקודה זו בתא
בדיוק ליד שער הנתרן הראשון.
אבל מה יקרה באופן כללי?
בזמן שזה נעשה מאוד חיובי-- אנחנו הגענו
ל-40 מיליוולט במקום זה.
הגענו ל40 מיליוולט במקום הזה בתא.
בגלל ש --יתכן שאתם יכולים כמעט להביט על זה במונחים
של מרחק פוטנציאל חשמלי קצרצר.
השטח הזה עומד להעשות יותר חיובי, נכון?
הוא עומד להיות יותר חיובי.
המטענים החיוביים האלה עומדים לעבור
למקום שהוא פחות חיובי.
אז זה הולך להיות יותר חיובי.
זה היה במינוס 70, אבל הוא יעשה יותר חיובי.
הוא יעשה מינוס 65, מינוס 60, מינוס 55 ואז --בום.
החבר הזה יקבל עירור נוסף.
ואז החבר הזה יפתח.
נתרן יזרום הנה דרך כאן.
לו רציתם לספר את העליליות של החבר הזה,
הפרשי הפוטנציאל שקורים דרכו, הם כולם קורים
מיד כאשר -- אולי כאשר הנתרן מתחיל לעבור
דרך השער הראשון, החבר השני מקבל עירור כאן
כי החבר השני בזמן קצת יותר מאוחר
בגלל כל הזרימה הזו קצת שמאלה ממנו,
הפוטנציאל שלו עולה.
הוא מקבל עירור,ובדיוק אותו הדבר קורה גם לו. נכון?
כאשר הנתרן זורם הנה זה נעשה מאוד חיובי כאן
וזה גורם לתא, בסביבה כאן -
למתח בסביבה כאן - להיות קצת יותר חיובי
זה מעורר את שער הנתרן הבא - להפתח
ואז אותו הדבר קורה באותו המעגל.
אז נפתח שער האשלגן - כדי לגרום לו להיות שוב פעם שלילי
בזמן שזה קורה - כאן, זה נעשה שוב פעם חיובי
כדי לעורר עוד שער נתרן.
כך, אחד אחרי השני, שערי הנתרן נפתחים ונסגרים
אבל הם מעבירים את המידע,
הם מעבירים את שינוי הפוטנציאל.
אז מה קורה פה בעצם?
זה קצת יותר לאט ובעצם זה כרוך באנרגיה.
כאן זה היה מאוד מהיר. וזה מאוד איתי.
פוטנציאל הפעולה הוא יותר איטי.
לא נגיד שהוא איטי.
אבל הוא יותר איטי כי הוא כרוך בפתיחות
ובסגירות של השערים האלה והוא גם כרוך באנרגיה.
הוא דורש יותר אנרגיה
וגם צריך כל הזמן לשנות את הפוטנציאל
בתוך התא ומשאבת הנתרן-אשלגן
צריכה להיות מאוד פעילה.
אבל זה טוב.
הצד החיובי של זה הוא שהוא מכסה מרחקים.
כשיש לנו משהו כזה -- ראינו עם הפוטנציאל האלקטרוני
עם הפוטנציאל האלקטרוני - שככל שאנו מתרחקים
מהמקום שבו קרה העירור - השינוי בפוטנציאל
נעשה יותר ויותר מדולל.
זה יורד באופן אקספוננציאלי.
הוא נעשה יותר ויותר מדולל ככל שאנו מתרחקים.
והוא אינו יעל לאורך מרחק.
זה יכול להמשך עד אין סוף היות וכל פעם
שיש עירור בשער הבא - זה מתחיל מחדש.
ולכן השער הזה יהיה מוצף ביונים
שנכנסים ובאלו שהולכים לעשות אותו
קצת פחות שלילי כאן.
השער הבא עומד להפתח.
והמעגל עומד לחזור שוב ושוב.
לכן זה באמת טוב גם למרחקים.
עכשיו יש לנו באמת את היסודות כדי להבין
בדיוק מה קורה בתא עצב
ובסרטון הבא נראה לכם איך פוטנציאל אלקטרוני
ופוטנציאל פעולה יכולים להתאחד כדי
להעביר מידע דרך תא העצב.